选修一导学11酶的研究与应用-酵母细胞的固定化.doc

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专题4 酶的研究与应用（三)
课题3 酵母细胞的固定化 课前预习+课内探究案
年级：高二（下） 科目：生物 主备人：秦丽 审核人： 杨宁 时间： 4月04号
班级________ 姓名__________
编号:30
【目标导航】
1。说出固定化酶和固定化细胞的作用原理；了解利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例。2。说出固定化酶在生产实践中的优点；了解固定化酶和固定化细胞的方法及二者的联系与区别.

一、固定化酶的应用和固定化细胞技术
1．高果糖浆的生产
（1）高果糖浆的生产原理
①原料：________（由淀粉转化来的)。
②原理：葡萄糖 果糖.
(2）使用固定化酶技术生产高果糖浆的过程
将葡萄糖异构酶固定在颗粒状的载体上→放入底部有许多小孔的反应柱中（酶颗粒________通过筛板上的小孔,反应液能____________)→葡萄糖溶液从反应柱的上端注入→流经反应柱→与________________接触，转化成________→果糖从反应柱下端流出.
(3)使用固定化酶生产高果糖浆的优点
与一般酶制剂相比,固定化酶既能与________接触，又能与________分离，同时还可以被________利用。
2．固定化细胞技术
(1)概念：利用________或________方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
（2）常用方法：________、________结合法和物理吸附法.
①________：是指将酶或细胞包裹在多孔的载体中，如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在醋酸纤维素等半透性高分子膜中(适用于较大的细胞)。
②________结合法：是指将酶分子相互结合，或将其结合到纤维素、琼脂糖、离子交换树脂等载体上的固定方式(适用于酶的固定）。
③________吸附法：是指将酶吸附到固体吸附剂表面的方法。固体吸附剂多为活性炭、多孔玻璃等(适用于酶的固定)。
3．直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较

直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
酶的种数
一种或几种
一种
一系列酶
常用载体

高岭土、皂土、硅胶、凝胶
明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺
制作方法

化学结合法固定化、物理吸附法固定化
包埋法固定化
是否需要营养物质
否
否
是
反应底物
各种物质（大分子、小分子）
各种物质(大分子、小分子)
小分子物质
催化反应
单一或多种
单一
一系列
缺点
①对环境条件非常敏感，易失活
②难回收，成本高,影响产品质量
不利于催化一系列的酶促反应
反应物不易与固定后的细胞接触，尤其是大分子物质，反应效率下降
优点
催化效率高、低耗能、低污染
①既能与反应物接触,又能与产物分离②可以反复利用
成本低、操作容易，能产生一系列酶
提醒　（1）固定化细胞使用的都是活细胞，因而为了保证其生长、增殖的需要,应该为其提供一定的营养物质。
（2）固定化细胞由于保证了细胞的完整性,因而酶的环境改变小，所以对酶的活性影响最小。
二、制备固定化酵母细胞技术
1．制备固定化酵母细胞
(1）酵母细胞的________
活化就是让由于缺水而处于休眠状态下的微生物重新恢复正常的生活状态。酵母菌活化需要1 h左右，酵母细胞活化后体积变大。
（2）配制物质的量浓度为0.05 mol/L的________溶液。
(3)配制____________溶液：将0.7 g海藻酸钠放入50 mL小烧杯中,加入10 mL水，用酒精灯小火加热(或者间断加热），边加热边搅拌，反复几次,直至完全溶化，用蒸馏水定容至10 mL。如果海藻酸钠浓度过高,将很难形成凝胶珠;如果浓度过低，则形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果.
(4)海藻酸钠溶液与____________混合：将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已经活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀,再转移至注射器中。冷却的目的是防止高温杀死酵母菌。
(5)________酵母细胞:以恒定的速度缓慢地将注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间(约30 min），以便形成稳定的结构。
2．用固定化酵母细胞发酵
(1）将固定好的__________________（凝胶珠）用蒸馏水冲洗2～3次。
(2）将150 mL质量分数为10％的____________转移到200 mL 的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25℃下发酵24 h，可以看到产生了大量气泡，同时会闻到酒香。
提醒　加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，涉及实验的成败。海藻酸钠在水中溶解的速度慢,需要通过加热,促进其溶解。溶解海藻酸钠，最好采用________或者____________的方法.例如，加热几分钟后，从石棉网上取下烧杯冷却片刻，并不断搅拌,再将烧杯放回石棉网上继续加热，如此重复几次，直至海藻酸钠完全________.如果加热太快,海藻酸钠会发生焦糊.

专题4 酶的研究与应用（三）
课题3 酵母细胞的固定化 课后巩固案
年级:高二(下) 科目：生物 主备人：秦丽 审核人： 杨宁 时间： 4月04号
班级________ 姓名________
知识点一　固定化酶的应用和固定化细胞技术
1．关于固定化酶技术的说法,正确的是(　　）
A．固定化酶技术就是固定反应物，并将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术
B．固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应
C．固定化酶中的酶无法重复利用 D．固定化酶是将酶固定在一定空间内的技术
2．下列关于固定化细胞技术的说法中，正确的是（　　)
A．物理吸附法的优点是操作简单，吸附牢固 B．包埋法的优点是操作复杂,条件温和，对细胞无毒性
C．物理吸附法容易对酶活性产生影响
D．凝胶包埋常用的凝胶种类有琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、明胶和聚丙烯酰胺等
知识点二　制备固定化细胞
3．有关制备固定化酵母细胞的叙述，正确的是(　　)
A．首先用蒸馏水把干酵母、CaCl2、海藻酸钠配制成溶液，但配制CaCl2溶液需要加热
B．配制海藻酸钠的溶液成糊状 C．配制酵母细胞溶液，要用玻璃棒搅拌,使酵母细胞混合均匀
D．酵母细胞溶液首先要和CaCl2溶液混合
4．下列有关固定化酵母细胞制备步骤的叙述,恰当的是(　　）
A．应使干酵母与自来水混合并搅拌，以利于酵母菌活化 B．配制海藻酸钠溶液要用小火间断加热的方法
C．向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加入已活化的酵母细胞，充分搅拌并混合均匀
D．将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注入CaCl2溶液中,会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的凝胶珠形成
一、选择题
1．酶的固定方法不包括（　　）
A．将酶吸附在载体表面上 B．将酶相互连接起来
C．将酶包埋在细微网格里 D．将酶制成固体酶制剂,如加酶洗衣粉中的酶
2．下列说法不正确的是(　　)
A．固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法
B．固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法
C．由于细胞个体大，而酶分子很小,因此细胞多采用物理吸附法固定
D．反应物是大分子物质应采用固定化酶
3．关于酵母细胞活化的说法，不正确的是(　　)
A．酵母细胞活化就是由无氧呼吸变成有氧呼吸 B．活化就是让处于休眠状态的细胞恢复正常生活状态
C．酵母细胞活化所需要的时间较短 D．酵母细胞活化反应体积增大
4．下列关于对固定化酶中用到的反应柱的理解中，正确的是（　　)
A．反应液和酶均可自由通过反应柱 B．反应液和酶均不能通过反应柱
C．反应液能通过，酶不能通过 D．反应液不能通过，酶能够通过
5．下列关于配制海藻酸钠溶液的措施，正确的是(　　）
A．用酒精灯加热，加热中不能搅拌 B．由于海藻酸钠溶解速度快,所以不用加热
C．海藻酸钠在水中溶解的速度慢，需用酒精喷灯加热
D．采用小火或间断加热，促进溶解,防止发生焦糊
6．关于固定化酶中酶的说法，正确的是（　　）
A．酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应 B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用
C．酶作为催化剂,反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去
D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点
7．在制备固定化酵母细胞的实验中，CaCl2溶液的作用是(　　）
A．用于调节溶液pH B．用于进行离子交换 C．用于胶体聚沉 D．用于为酵母菌提供Ca2＋
8．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是(　　）
A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显 B．固定化酶应用时，要控制好pH、温度和溶解氧
C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件
D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物
二、简答题
9．如图为固定化酶的反应柱示意图,请据图回答：
（1）请在横线上填出各标号的名称。
①____________,②__________，③_________________________________________。
(2）与一般酶制剂相比,固定化酶的突出优点是____________________________________
________________________________________________________________________；
固定化细胞的优点是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)③的作用是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方式有______________或______________。
（5)据图说出反应柱的作用原理。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
10．根据下面的实验原理、实验过程分析讨论相关问题。
实验原理：麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中.啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶将可发酵的糖转化成乙醇.
实验过程：①取斜面培养基上的新鲜啤酒酵母,接种于10 mL麦芽汁液体培养基中，25℃培养24～30 h.
②取1.6 g海藻酸钠放入无菌小烧杯中，加无菌水少许调成糊状，再加入无菌水至40 mL，在98 kPa条件下灭菌15 min。冷却至45℃左右后，与预热至35℃左右的10 mL酵母培养液混合搅拌均匀,立即倒入带喷嘴的无菌小塑料瓶中（或装有5号针头的注射器外套中)，以恒定的速度滴入盛有葡萄糖、氯化钙混合液的容器中，浸泡30 min制成凝胶珠。
③倒去葡萄糖、氯化钙混合液，用无菌水洗涤凝胶珠三次后，将凝胶珠放入500 mL三角瓶中，加入300 mL无菌麦芽汁液体培养基，置于25℃下封口发酵5 d左右,倒出发酵后的麦芽汁即为生啤酒，品尝其口味。
（1）凝胶珠是由什么组成的？它有什么作用？
________________________________________________________________________.
(2）如果进行多批次的生产，本实验中的啤酒酵母与普通发酵中的酶或菌种在使用上有何区别？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3)制作成功的凝胶珠应用________,其颜色为________。将凝胶珠加入用于发酵的葡萄糖溶液后，发现有________产生,同时有________味散发。